简述:torchgeo
一、TorchGeo 是什么
TorchGeo 是微软研究院推出、基于 PyTorch 的地理空间深度学习库,专门处理卫星 / 遥感图像、多光谱数据、GIS 栅格矢量等地理空间数据。
核心定位:把遥感影像 + 深度学习标准化,解决多光谱、坐标投影、空间采样、大图像切片等痛点TorchGeo。
核心能力:
内置 Sentinel、Landsat、NAIP、CDL、Inria 等数十种遥感数据集
支持 GeoTIFF、多光谱、时序、空间坐标(CRS) 自动处理TorchGeo
提供 NDVI、归一化、空间采样器等专用变换
提供语义分割 / 变化检测 / 分类预训练模型与任务接口TorchGeo
用途:土地覆盖分类、变化检测、建筑物提取、农业监测、灾害评估等。
二、简单使用示例(3 个)
1)加载 Sentinel-2 并计算 NDVI(植被指数)
python
import matplotlib.pyplot as plt
from torchgeo.datasets import Sentinel2
from torchgeo.transforms import AppendNDVI
# 1. 加载哨兵2数据(自动处理多波段、坐标)
dataset = Sentinel2(root="./data/sentinel2", bands=["B2", "B3", "B4", "B8"]) # RGB+NIR
sample = dataset[0] # 取一个瓦片
# 2. 绘图(RGB真彩色)
fig = dataset.plot(sample)
plt.title("Sentinel-2 RGB")
plt.show()
# 3. 自动计算NDVI(植被指数)并追加为新通道
transform = AppendNDVI(index_red=2, index_nir=3) # B4=红, B8=近红外
sample = transform(sample)
# 4. 显示NDVI
ndvi = sample["image"][-1]
ndvi = (ndvi + 1) / 2 # 归一化到0-1
plt.imshow(ndvi, cmap="RdYlGn_r")
plt.title("NDVI (植被)")
plt.colorbar()
plt.show()

2)土地覆盖分类(Chesapeake 数据集)
python
from torchgeo.datamodules import ChesapeakeDataModule
from torchgeo.trainers import SemanticSegmentationTask
from lightning.pytorch import Trainer
# 1. 数据模块(自动下载、切图、加载)
dm = ChesapeakeDataModule(
root="./data/chesapeake",
splits=["train", "val"],
batch_size=8,
num_workers=4,
)
# 2. 语义分割任务(U-Net+预训练权重)
task = SemanticSegmentationTask(
model="unet",
backbone="resnet18",
weights=True,
in_channels=4, # 多光谱波段数
num_classes=7, # 土地覆盖类别数
loss="ce",
lr=1e-4,
)
# 3. 训练
trainer = Trainer(max_epochs=10, accelerator="gpu", devices=1)
trainer.fit(task, datamodule=dm)

3)变化检测(2 期影像对比)
python
from torchgeo.datasets import CDL
from torchgeo.datamodules import ChangeDetectionDataModule
from torchgeo.trainers import ChangeDetectionTask
# 1. 变化检测数据(2期+标签)
dm = ChangeDetectionDataModule(
root="./data/change",
dataset_class=CDL, # 作物数据/土地覆盖
batch_size=4,
)
# 2. 变化检测模型
task = ChangeDetectionTask(
model="cdnet",
backbone="resnet18",
weights=True,
lr=1e-4,
)
# 3. 训练
trainer = Trainer(max_epochs=10, accelerator="gpu")
trainer.fit(task, datamodule=dm)

三、一句话总结
TorchGeo 让遥感图像深度学习像普通图像一样简单:自动处理多光谱 / 坐标 / 大瓦片,内置数据集与模型,快速落地分类、分割、变化检测。
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